植保無人機施藥技術研究現狀與展望

袁 海

（國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇 蘇州 215163）

病蟲害對糧食生產量降低的影響不能忽視，引入先進防治技術意義重大。無人機作為新型植保機械，由定位系統與控制系統等先進技術組成，靈活可靠且效率高、成本低等特征優勢明顯。但在實踐中易受到作業環境與噴頭性能等因素影響施藥作業質量，還需加強裝置各系統方面的創新力度，以減少各種因素對作業成效的不良影響。

1 植保無人機施藥技術研究現狀

1.1 國內研究

無人機監測病蟲害方面的優勢得到了國內外專家的一致認可，根據工作原理提出了運用圖像處理與數碼遙感等技術結合監測農作物條銹病的方法，可顯著提高工作效率。根據剪切波與紋理識別間的方向差異性特征，提出了利用剪切波變換識別麥田圖像中雜草的理論，可彌補灰度共生矩陣方法傳統工作方式的不足。相繼提出了各種估算種植面積的理論方法，如基于對象分類理論采用處理遙感影像與衛星遙感等技術估算單季晚稻面積；利用植被指數法與高清圖像等方式，計算出冬小麥植被覆蓋率；利用空間尺度長寬比監測病蟲害發生面積等，通過種植面積推算出農藥用量等作業情況，最終實現施藥精準化。無人機遙感性能比衛星遙感技術優越，減少了天氣因素影響，時效性與圖像質量等方面優勢明顯，更利于推動農業精細化管理。

1.2 國外研究

相繼提出了用光譜相機進行大豆銹病檢測的方法，尤其是對于國外大豆銹病的區域，提供了科學管理依據。可通過傳感系統收集到的圖像識別雜草類別，同時利用熱成像儀與多光譜等遙感設備，繪制非抗性與甘膦抗性雜草的分布圖紙，確保農作物科學種植與管理。可運用OBIA方法的果樹表面數字模型，準確監測到單棵與行間農作物的種植信息，為田間施肥等管理作業高效展開提供了可靠依據[1]。

2 國內無人機技術研究問題方面

2.1 旋翼數方面

無人機旋翼數與旋翼分布不同，在形成的風場與霧滴影響方面也多有差異。國內對風場下霧滴運動規律的研究顯現，未得出完整性結論，無法為霧滴沉降技術調整提供價值理論參照。

2.2 作業參數方面

無人機作業參數調整，直接影響工作效率與質量，需要依據指定農作物在特定氣象條件下與生長階段中的生長情況確定參數，但該主題的研究方向分散，研究結果無實際應用參照意義。當對生長時段與天氣環境或作物種類發生變化，參數調整降陷入混亂，防治效果不盡理想。同時無人機種類繁瑣，在選擇上也會存在盲目性。

2.3 靜電施藥方面

無人機靜電施藥系統構成復雜，核心技術理論研究速度，儼然滯后于靜電施藥技術的發展要求，尤其是帶電材料絕緣方面，常發生部件漏電等安全隱患問題。靜電噴頭方面的不足有待改進，包括產生的霧滴粒徑小、荷電量不足與霧滴漂移等問題，但在指標標準上尚未統一，成為了嚴重制約技術推廣應用的重要因素[2]。

2.4 噴頭性能方面

無人機施藥作業環境不同，在霧滴沉降距離與地面機具等方面存在差異，通常需要特定的噴頭，確保霧滴漂移等問題得到規避。國內對噴頭的研究創新力度明顯滯后，噴頭霧化效果易受到制作工藝與材料等因素影響。同時噴頭分類不合理，也成為了技術限制性發展的關鍵因素。

3 無人機技術展望

3.1 霧滴漂移與分布模型

建立霧滴漂移與分布模型，對環境保護與提高資源利用效益有著積極作用。當前研發出來的模型，不適用于無人機。同時無人機在作業參數與風場分布等方面，與固定翼飛機有明顯不同，還需加大適用于無人機的霧滴模型研究建立力度。

3.2 專家系統

專家系統解決了無人機作業系統性優化等方面的弊端，首先需細化航空植保行業標準，通過提高準入門檻等方法，篩掉無資質的企業。其次加強專家系統建立，通過輸入作物種類與病蟲害信息等信息，在作業參數與無人機類型及農藥劑量等方面提供科學指導。最后加強航空植保隊伍建設，加大培訓教育力度，要求其掌握專業知識技能，可以靈活運用霧滴穿透系數模型等先進技術，確保無人機施藥工作成效。

3.3 綜合作業

為迎合環保高效等生產政策號召，要想實現農藥減量與資源高效利用，還需加強精準監測等方面的研究。同時通過多機合作全方位收集病蟲草害信息，為施藥航線圖生成提供依據，最終實現無人機自動按需與變量噴灑農藥。

4 總結

國內植保無人機施藥技術的研究仍處于摸索性前進階段，有較大的發展空間，在解決研究問題的同時，還需迎合行業發展趨勢，對多機合作與霧滴分布模型建立等方面加強研究，不斷豐富無人機施藥作業的理論基礎，從而為實踐作業高效展開提供價值依據。